DC/DCコンバータの高周波化

質問

色々なHPを巡回していると「DC/DCコンバータを高周波化するとコンバータの小型化に繋がる。理由はコンデンサなどの定数が小さくできるからである」と書かれています。

何故高周波化すると定数が抑えられるのでしょうか？
式などで具体的に示してくれると助かります。
よろしくお願いいたします。

回答No.5

ytrewq

リアクタンスを求める式からすぐにわかります。
たとえば、コンデンサなら Xc = 1/(2πfC) ですよね。
すなわち、Xcが一定ならば、fを大きくすればCは小さくなります。

回答No.4

anachrockt

DC/DCコンバータの役割はエネルギー変換ですから，エネルギーについて学ぶのが第一です．
キャパシタンス・リアクタンスの周波数依存性や，過渡現象とフィルタ回路を勉強しても，DC/DCコンバータを理解するまで時間がかかりすぎるでしょう．
メーカーのセミナーを受講するのが簡単ですが，セミナー資料を読むのも早道です．
これは非常にわかりやすいです．
http://focus.ti.com/lit/ml/slup173/slup173.pdf

コンデンサやコイルは，入力エネルギーを一時的に蓄積し出力に放出します．
DC/DCコンバータでは，各スイッチング周期でこれを繰り返します．
蓄積・放出されるエネルギーの変化分は，
コンデンサ：(1/2)C(ΔV)^2
コイル　　：(1/2)L(ΔI)^2
スイッチング周波数をｆsとして，電力に換算すると，
コンデンサ：(1/2)C(ΔV)^2・fs
コイル　　：(1/2)L(ΔI)^2・fs
つまり同一電力を扱う場合は，C・fs，L・fsの積を一定にできます．

とゆうことは，周波数を例えば10倍にすると，CもLも1/10にできるわけです．
コンデンサの大きさは，同一材料，同一構造なら外装を除いて，C・V積に比例します．
つまり，大きさもほぼ1/10になります．
コイルも同様に，L・I積に比例することから，大きさもほぼ1/10になります．

コイルはfsが高くなると損失が増加するし，ほとんど抵抗になるコンデンサがあるし，パターン設計上の注意点もあります．
実際に作るときは，メーカーのセミナーを受講するのが簡単です．
特にTIは「初心者のための電源設計セミナー」を年数回やってますから受講して，疑問点を訊くとエエでしょう．

回答No.3

outerlimit

キャパシタンス・リアクタンスの周波数依存性

交流の基本中の基本です　　再勉強を

回答No.2

takepon256

過渡現象とフィルタ回路を勉強されると良いでしょう。
降圧スイッチングレギュレータは電圧波形のみで考えると、出力段のコイルとコンデンサがＬＰＦの役割をしていることが分かります。
周波数の高い矩形波と周波数の低い矩形波で同等の振幅（非常に直流に近い脈流になりますので）になるようにＬＰＦの定数を選択すると、定数が小さくなるのは一目瞭然です。

定数によって波形がどう変わるか見たいのであれば、シミュレーションも出来ます。
http://www.geocities.jp/ltspice_swcadiii/index.html#top

回答No.1

anachrockt

そうゆう問題は，ICメーカーのセミナーを受講するのが一番です．
DC/DCコンバータのICは，グングン高周波化してますから．
しかも，そういったIC使わないと，実用的なDC/DCコンバータはできません．
これは，NSのWebセミナーです．
http://www.national.com/AU/design/0,4706,0_67_,00.html
プレゼンシートはここです．
http://www.national.com/onlineseminar/2005/active_passives/ActivePassives.pdf
TIのセミナー資料です．
http://focus.ti.com/lit/ml/slup206/slup206.pdf